貴州某廠區水文地質條件及地下巖溶裂隙含水性研究

李汝紅，潘萬益

(1.貴州省有色金屬和核工業地質勘查局物化探總隊，貴州 都勻 558000；2.黔南州地質災害防治中心，貴州 都勻 558000)

貴州某廠區北東側出露一溶洞，是廠區范圍內主要的地下水排泄口，且水量較大，可達3萬 t/晝夜。地下水排泄后經A河流入B河，但經過水質檢測后發現地下水某元素超標。為消除地下水污染源的影響，對該區域進行了水文地質條件以及地下巖溶裂隙含水性研究，為進一步制定治理措施提供基礎依據。

1 區域地質概況

1.1 地層

研究區中生代—新生代地層發育，由老至新依次為：(1)中二疊統棲霞組(P2q)微晶灰巖、含燧石結核灰巖、炭質頁巖等，分布于研究區北西側；(2)中二疊統茅口組(P2m)白云質灰巖，巖溶裂隙發育；(3)上二疊統吳家坪組(P3w)灰巖、頁巖、硅質巖夾煤層，巖溶裂隙發育；(4)上二疊統大隆組(P3d)泥晶灰巖、頁巖、含燧石結核灰巖、硅質巖等；(5)下三疊統夜郎組(T1y)紫紅色頁巖、薄層灰巖、粉晶灰巖、泥灰巖及泥巖，巖溶裂隙發育[1]；(6)下三疊統茅草鋪組(T1m)白云巖、白云質灰巖夾泥晶灰巖，巖溶裂隙發育；(7)中三疊統松子坎組(T2s)粘土巖、灰巖與白云巖韻律律層；(8)第四系(Q)殘積、坡積物，由粘土、砂質粘土、砂、礫等組成。分布于緩坡、平臺及低洼處，厚0～15 m。

1.2 構造

研究區構造較簡單，其大地構造位置處于楊子準地臺-黔北臺隆-遵義斷拱貴陽復雜構造變形區東南部之次級構造甕安向斜核部，地層主要走向北東，傾向南東，傾角為12°～45°。甕安向斜呈北東—南西向展布，核部為三疊系地層。研究區斷層較發育，先后共識別出斷層2條，即F1和F2。其中，F1斷層位于研究區北西面，走向120°，傾向北東，傾角70°～80°，斷距大于5 m，為一正斷層；F2斷層位于研究區北西面，走向85°，傾向南西，傾角70°～80°，斷距大于5 m，為一正斷層，該斷層至西向東，依次穿過甕安河、某廠區的原礦場、石膏場、沉淀場、生產車間、污水處理場、污水點北東部進入A河，在斷層上盤巖溶發育。

2 水文地質條件

2.1 區域水文地質特征

研究區位于貴州甕安縣域中部，為典型的丘陵地貌，地勢起伏較大，總體上東高西低，北部和南部高中間低，沿河流地區地勢較為平坦。同時，研究區處于烏江流域，龍臺河從研究區中部穿過，河流自南東流向北西，該河流為B河上游支流，河水流量約1.8～6.2L/s。其余地表水大多為雨季“V”型沖溝水，沖溝流程短，水量較小，旱季時干涸。區內巖溶構造發育，尤其是碳酸鹽巖分布地帶，隨處可見洼地、漏斗、落水洞、深溝、石芽、殘丘等[2]。此外，區內尚發育有其它小溪溝，流向自南向北，為典型的山區雨原型溪流，流量隨季節性變化幅度大，雨季暴漲，枯季流量較小(0.8 L/s)。溪水主要受大氣降水的控制，山洪的洪峰多出現在每年的4-9月。

2.2 廠區水文地質條件

研究區屬于北東向構造水文地質單元中的甕安向斜巖溶及裂隙富水構造區，空間上位于甕安—草塘向斜近軸部，地表水系發育，北西面為永洋河，南東為A河，流向均為北東向，兩河流在研究區西北面向斜的仰起端部位匯聚形成B河的主流(圖1)，距離研究區最近的排泄點為位于北西側的龍臺河，出口標高約980 m。

圖1 研究區水系圖

研究區出露地層主要為下三疊統夜郎組(T1y)和下三疊統茅草鋪組(T1m)碳酸鹽巖及碎屑巖，巖性主要為灰巖、砂質泥巖、泥巖及頁巖等。碳酸鹽巖富含巖溶水，富水性強，但水體分布極為不均勻，往往在裂隙巖溶通道形成大的地下暗河[3]。碎屑巖靠近地表時風化作用較強烈，風化裂隙發育，含風化裂隙水，碎屑巖區地下水運動受地形、地貌、巖性、構造控制，富水性總體較弱，主要依靠大氣降水補給，受地勢影響，一般為近源補給和就近排泄。

研究區巖溶水和裂隙水均以大氣降水作為主要補給來源，地下水動態隨季節變化明顯，一般每年5月地下水流量和水位開始回升，6-9月為最高值，其間出現1～3次峰值，10-12月份進入平水期，水位和流量開始逐漸遞減，到次年三、四月份降為最低值。

2.3 廠區含水層及隔水層特征

研究區地層發育，出露較齊全，根據不同地層巖性之間的富水性特征，可分為含水層、弱含水層和隔水層，其變化特征為：(1)中二疊統棲霞組(P2q)中上部以灰巖為主，含巖溶水，富水性強，為含水層，而底部以炭質頁巖為主，雖含基巖裂隙水，但含水性弱，為弱含水層；(2)中二疊統茅口組(P2m)以白云質灰巖為主，含巖溶水，富水性強，為含水層；(3)上二疊統吳家坪組(P3w)以碳酸鹽巖為主，含巖溶水，富水性強，為含水層；(4)上二疊統大隆組(P3d)中下部以泥晶灰巖為主，含巖溶水，富水性強，為含水層，但上部以硅質巖、頁巖為主，雖含基巖裂隙水，但含水性弱，為弱含水層；(5)下三疊統夜郎組(T1y)中部以薄層灰巖為主，地下巖溶、節理裂隙發育，在向斜軸附近及斷層裂隙處巖層繞曲變形嚴重，在繞曲巖層由陡變緩處常有泉水流出，且常形成流水溶洞，為含水層；底部以頁巖為主，含少量基巖裂隙水，含水性較弱，為隔水層[4]；(6)下三疊統茅草鋪組(T1m)以白云巖為主，含巖溶水，內部巖溶極為發育，常形成溶洞廳，溶洞溶蝕標高一般在50 m以淺，洞內常有溶洞水及泥漿充填，是地表水向地下水的聯通的主要通道，富水性強，為含水層；(7)中三疊統松子坎組(T2s)粘土巖、灰巖及白云巖等，含基巖裂隙水，含水性弱，為弱含水層；(8)第四系(Q)殘積、坡積物，由粘土、砂質粘土、砂、礫等組成，僅含微弱孔隙潛水，為孔隙弱含水層。

2.4 地下水的補徑排

研究區及周邊出露地層主要有下二疊統棲霞組和茅口組、上二疊統吳家坪組，下三疊統夜郎組和茅草鋪組以及第四系，地下水賦存于風化帶、基巖裂隙和巖溶構造之中，為巖溶水、基巖裂隙水及少許孔隙水，一般沿巖層傾向徑流，向甕安向斜軸部匯集，在地勢低洼處、河流、溪流或壓力減少處排泄。

3 地下巖溶裂隙含水性特征

研究區位于B河、A河和干溝三條水系的交匯處(圖1)，地表水系交錯發育，上覆地層為淺灰色至肉紅色中至厚層白云巖、白云質灰巖夾泥晶灰巖，淺灰色薄至中層狀灰巖，巖溶裂隙發育，巖溶裂隙中心埋深6～45 m，下伏地層為隔水層頁巖。根據地球物理勘察資料顯示，在研究區內已識別出巖溶裂隙65處，識別出地下水系24條(表1)，且地下水主要沿著地層傾向、巖溶裂隙及斷層破碎帶向甕安向斜軸部匯集，最終在污水口出露。同時，由于研究區位于甕安向斜軸部，下伏地層為下三疊統夜郎組(T1y)灰綠色、紫紅色頁巖，為隔水層，并且地下水呈扇形狀匯集，匯集面積大，補給水源充足，所以向斜軸部為地下水的穩定匯集流通區，水量隨季節變化大。

表1 部分剖面識別的巖溶裂隙一覽表

4 結語

綜上所述，研究區以碳酸鹽巖為主，且灰巖、白云巖等層厚較大，加之研究區位于甕安向斜軸部區域，向斜軸是淺表地下水主要富集通道，地層在褶皺變形過程中產生了較多的裂隙，為地表水體的下滲提供了基礎條件，使得研究區裂隙水較發育，且在各個地層中均有不同程度的富集。同時，巖石彎曲變形破裂為巖溶地貌的形成提供了便利條件，使得研究區巖溶裂隙以及地下水系發育。